翻开高中物理课本之前，先看看物理为你做了什么

——写给即将踏入高中物理大门的你

你每天都在用物理，只是不知道而已

今天早上，闹钟响了，你按掉它。那声"滴滴滴"是通过电磁波变成的机械振动，从扬声器传进你的耳朵。

你打开冰箱拿牛奶。冰箱之所以能制冷，是因为压缩机在做功，制冷剂在蒸发和冷凝之间循环——热力学定律在为你工作。

你用手机看了一眼天气。天气预报靠的是气象卫星在几百公里高空拍下的云图，然后通过复杂的流体力学方程算出未来几小时的风和雨。

你出门，扫了一辆共享单车。车锁"咔"的一声弹开——蓝牙芯片识读了你的手机信号，然后电磁铁通电、解锁。蓝牙、电磁铁、GPS定位，全是物理知识。

你有没有发现？上午十点钟还没到，你已经用了几十次物理。

物理到底在研究什么

用最简单的话说，物理做了三件事：

搞清楚世界是由什么组成的。

小到夸克和电子，大到太阳和银河，物质的结构一层层往下拆，也一层层往外看。

搞清楚这些东西之间是怎么产生联系的。

苹果往下掉、磁铁互相吸、原子核紧紧抱在一起不散架——这些，背后都有规律。

搞清楚万事万物是怎么动的。

行星绕太阳转，抛出去的球画一条抛物线，手机信号以每秒三十万公里的速度穿过空气——这些运动，物理能用公式把它们写了下来。

这三个问题，其实你从小就问过。只不过那时候你的问法是："天为什么是蓝的？""苹果为什么会掉下来？""镜子里的我为什么是反的？"

高中物理，就是用更精确的方式回答你小时候问过的那些问题。

医院里，物理在救命

你做过CT吗？CT的原理是X射线穿透人体，不同密度的组织吸收X射线的程度不一样，电脑再把这些吸收差异重建成一张三维图。医生看到你脑袋里的血管分布，就跟看地图一样清楚。

磁共振成像（MRI）的原理十分巧妙：设备产生高强度均匀静磁场，人体组织内水分子富含的氢原子核（质子）自带微小磁矩，原本朝向杂乱，进入磁场后多数会顺着磁场方向有序排布并持续旋进；随后仪器发射与质子旋进频率匹配的射频脉冲，质子吸收能量发生共振，磁矩发生大幅度偏转；射频脉冲停止后，质子会逐步释放吸收的能量、磁矩缓慢恢复至初始排布状态，释放过程产生的电磁信号被设备线圈采集；结合梯度磁场区分信号的空间位置，计算机对信号运算重建，最终得到人体内部软组织的精细断层图像。

还有放疗——用高能射线杀死癌细胞。激光手术——用聚焦的光束代替手术刀。还有超声成像依靠高频超声波实现回声成像：声波射入人体后，不同软组织、体液、骨骼的界面会反射回声，设备接收回波并运算重建，得到人体内部实时影像。它的应用覆盖全身：腹部检查肝、胆、胰、脾、双肾、膀胱等；心血管检查心脏结构、血管血流；浅表器官看甲状腺、乳腺、淋巴结、皮下包块；急诊可快速判断腹腔出血、脏器破裂，还能配合穿刺完成微创介入治疗。

这些，全部来自物理学的发现。没有物理学家在实验室里研究原子、研究光、研究电磁波，就没有后来这些救人一命的机器。

你脚下的这颗星球，物理在导航

跟家里人去一个陌生的地方，打开导航，输入目的地，路线就出来了。

你知道这个路线是怎么出来的吗？

天上，二十四颗北斗卫星在距离地面两万多公里的地方高速飞行。每颗卫星不断地向地面发射信号，信号里精确记录着发射时间。你的手机接收到至少四颗卫星的信号，通过计算信号到达的时间差，就算出了你的精确位置。

听起来很简单。但这里面的物理，差不多把高中物理的知识点用了一半：卫星绕地球做圆周运动需要向心力，那是万有引力在提供；信号以光速传播，时间差的计算精度要到纳秒级别——这时候爱因斯坦的相对论就派上用场了，因为高速运动的卫星上的钟，和地面上的钟，走的速度不一样，不把这个偏差修正掉，定位误差会大到没法用。

所以，当你对着导航喊"前面左转"的时候，你是在享受牛顿和爱因斯坦的成果。

学物理，到底在学什么

读到这里，你可能会问：你说的这些，我上了高中会学吗？

会。但不会一上来就学。

高中物理，按顺序是这样的：先学运动——物体怎么动，速度、加速度、位移。然后学力——为什么动，为什么停。接着学能量和动量——换个角度理解运动。再然后是电和磁、热、光、近代物理。

每一个章节，都是站在前一个章节的肩膀上往上走。

1999年，国际纯粹物理与应用物理联合会在美国亚特兰大开了一个大会，通过了一份决议。决议里面有一句话我印象很深：

"物理学是一项激动人心的智力探险活动，它鼓舞着年轻人，并扩展着我们关于大自然知识的疆界。"

它没有说物理学是"必修课"，没有说"高考要考"，它说：这是一场冒险。

我觉得这个说法很有意思。因为冒险这种东西，不一定每次都有把握，但每次都想往前再走一步看看。

高中物理也是这样。它不是一份需要你背下来的清单，它是一张地图。顺着这张地图走下去，你会发现：你生活的这个世界，比你想象的要有逻辑，也比你想象的好玩。

下一篇，我们来做一个思想实验：假如明天全世界都断了电，你的一天会变成什么样？

（在留言区告诉我：你平时有没有遇到过"说不清为什么但就是很神奇"的物理现象？）

本文由 赵海全高中物理名师工作室 原创发布。陪伴每一位热爱物理的你。